WO2002000477A1 - Cold gas generator for an airbag system - Google Patents

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WO2002000477A1 PCT/EP2001/006991 EP0106991W WO0200477A1 WO 2002000477 A1 WO2002000477 A1 WO 2002000477A1 EP 0106991 W EP0106991 W EP 0106991W WO 0200477 A1 WO0200477 A1 WO 0200477A1
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Siegfried Welz
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Welz Industrieprodukte Gmbh
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    • B60R2021/23107Inflatable members characterised by their shape, construction or spatial configuration the bag being integrated in a multi-bag system
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    • B60R21/268Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous release of stored pressurised gas
    • B60R2021/2685Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous release of stored pressurised gas comprising a plurality of pressure chambers

Definitions

  • the invention relates to a cold gas generator for an airbag system with the features according to the preamble of claim 1.
  • Known airbag systems such as those used in motor vehicle construction and how they can also be used in rail or aircraft construction, essentially consist of an airbag which is folded up in the idle state and can be filled with a gas if necessary, a gas generator which provides the filling gas, and from a triggering device which initiates the filling process at an accident-related limit level which is above a defined limit value.
  • a so-called cold gas generator has a reservoir filled with a gas under pressure and a gas outlet opening which can be closed in the idle state and opened if necessary by an opening mechanism, thereby filling the airbag.
  • the side airbag mentioned can be designed as a system of, for example, three individual airbags, the nature of each individual airbag being matched to the parts of the body to be protected.
  • the large number of gas generators required for this is expensive and is therefore a widespread use of modern safety counter technology. It is difficult to fill the individual airbags in a precisely coordinated manner if necessary.
  • the invention has for its object to develop a generic cold gas generator such that the use of airbag systems with improved coordination is possible at a reduced cost.
  • the store of the cold gas generator has a cylindrical shape, which runs along one Middle part extending in the longitudinal axis, in which a longitudinally displaceable piston is held.
  • the piston forms a partition for dividing the interior into two sub-rooms and, in its rest position, keeps a gas outlet opening closed by one of the two sub-rooms. Due to this arrangement, only a simple opening mechanism needs to be provided, which only acts on one gas outlet opening. When this gas outlet opening is opened, the gas pressure in one of the subspaces drops, as a result of which the piston is displaced in the direction of the longitudinal axis of the accumulator and thereby releases the further gas outlet opening.
  • a simple and effective opening mechanism is provided by arranging a sealing disk which closes a gas outlet opening on the end face and has a predetermined breaking point, the sealing disk being supported by a support element.
  • a pyrotechnic actuator can, if necessary, move the support element laterally or in such a way that the sealing washer is no longer supported.
  • the predetermined breaking point is dimensioned such that it is destroyed by the applied gas pressure in the unsupported state of the sealing disk and the sealing disk opens the gas outlet opening.
  • This arrangement requires only very little energy, which is stored in the opening mechanism, to actuate and which only has to cause the displacement of the support element. The actual opening of the various gas outlet openings takes place through the energy of the compressed gas stored in the storage.
  • the peripheral wall of the accumulator expediently has a tapering cross section in the region of its front end, which has a braking effect on the piston moving at high speed and thus avoids mechanical pulse peaks during the triggering process.
  • the piston or pistons each have a connecting channel for the pressure-transmitting connection of two subspaces adjacent to a piston, which ensures that in the idle state the same pressure prevails in all subspaces of the cold gas generator and the piston system is therefore in equilibrium of forces.
  • a flow restrictor is arranged in each of the connecting channels, which means that, on the one hand, when the accumulator is filled comparatively slowly during the manufacturing process, pressure equalization can take place in the individual subspaces while avoiding excessive differential pressures.
  • the gas stored in the individual subspaces is emptied into the ! 01 ⁇ . ⁇ 02 ⁇ ⁇ . O. NN Hi 0 ) N rt> MN "d Di « a «?? D. 02 Di 0J 1 a Di 3 3 ⁇ _ ⁇ .
  • the gas outlet openings can be opened reliably and with little actuation force if necessary, in that the respective piston executes a longitudinal movement as described above and thereby separates the closure body from the base body at the predetermined breaking point.
  • the base body is expediently designed as a circular disk on which a pin is integrally formed. The pin engages in a corresponding bore in the piston, while the circular disk is attached to the peripheral wall, in particular by means of a sealing weld seam.
  • An outflow bore is provided in the same axis as the circular disk and the pin, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the pin, and the depth of which corresponds at least approximately to the thickness of the circular disk. This creates a short, thin-walled piece of pipe in the area of the connection point between the circular disc and the pin, which forms the predetermined breaking point mentioned above.
  • a gas outlet opening precisely defined by the outflow bore remains; the desired shear force at the predetermined breaking point can be adjusted simply and precisely by coordinating the pin diameter and the outflow bore diameter.
  • the piston on its side facing away from the outflow position advantageously has a defined overlap length with respect to the outflow bore.
  • the overlap length can be dimensioned differently for the individual pistons, whereby a time offset of the start of the inflation process of the individual airbags can be controlled relative to one another.
  • Helium has proven to be advantageous as the filling gas, since this gas has a low dependence on pressure and temperature.
  • the filling pressure of the accumulator can be selected such that, on the one hand, the airbags can be filled safely at low ambient temperatures and, on the other hand, the gas pressure does not rise excessively, for example, in intense sunlight, which avoids overstressing the airbags at high temperatures.
  • helium has excellent flow properties, which enables airbags to be connected to the accumulator via lines of appropriate length.
  • an airbag filled with helium has excellent damping properties, as a result of which the impact load on a person to be protected and in particular the HIC factor (head injection criterion) can be reduced.
  • FIG. 1 shows an overview of a cold gas generator with schematically illustrated airbags
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional illustration of the cold gas generator according to FIG. 1 in the rest position
  • FIG. 3 shows the arrangement shown in FIG. 2 in the outflow position; 4 shows a cross-sectional illustration of the cold gas generator in the region of a piston;
  • Fig. 5 shows a longitudinal section through the area shown in Fig. 4 along the line V-V.
  • the cold gas generator 46 comprises a store 1, the interior 2 of which is filled with a gas 3, the gas 3 being helium in the exemplary embodiment shown.
  • the interior 2 is divided by three pistons 13 in the region of an end 21 into a partial space 8 and three remaining partial spaces 9.
  • the end-side subspace 8 has a closed gas outlet opening 4;
  • the other subspaces 9 are each assigned a gas outlet opening 5 arranged on the circumferential side of the store 1.
  • an opening mechanism 6 is provided, which is held in a trigger housing 39.
  • the memory 1 has in its central part 11 a cylindrical circumferential wall 12 extending along a longitudinal axis 10, which is closed at the front end 21 by the trigger housing 39 and at the opposite end 36 by a cover 37.
  • a filling valve 38 is provided in the cover 37.
  • the pistons 13 are connected to one another via tubular piston rods 16 and can be moved together from their shown rest position 14 into an indicated outflow position 15 in the direction of the longitudinal axis 10.
  • P 02 s D. d tr ⁇ ⁇ 3 ⁇ ⁇ ⁇ i 1 rt 3 ⁇ 3 p.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

The invention relates to a cold gas generator for an airbag system, with a reservoir (1), the inner volume (2) of which is filled with a gas (3) under pressure. A gas outlet opening (4, 5), closed when inoperative, is provided and an opening mechanism (6) for opening the gas outlet opening (4, 5) when required, with accompanying filling of an airbag (7) with the gas (3). The inner volume (2) is divided into at least two partial volumes (8, 9), whereby the partial volumes (8, 9) each have a dedicated gas outlet opening (4, 5) for filling several separate airbags (7). The gas outlet openings (4, 5) may be operated together by means of the opening mechanism (6).

Description

Kaltgasgenerator für ein Airbaα-System Cold gas generator for an Airbaα system
Die Erfindung betrifft einen Kaltgasgenerator für ein Air- bag-System mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cold gas generator for an airbag system with the features according to the preamble of claim 1.
Bekannte Airbag-Systeme, wie sie im Kraftfahrzeugbau eingesetzt sind und wie sie auch im Schienen- oder Luftfahrzeugbau eingesetzt werden können, bestehen im wesentlichen aus einem im Ruhezustand zusammengefalteten und bedarfsweise mit einem Gas befüllbaren Airbag, aus einem Gasgenerator, der das Befüllungsgas bereitstellt, und aus einer Auslösevorrichtung, die bei einem oberhalb eines definierten Grenzwertes liegenden, unfallbedingten Grenzniveau den Be- füllungsvorgang initiiert. Ein sogenannter Kaltgasgenerator weist dabei einen mit einem Gas unter Druck befüllten Speicher und eine Gasauslassoffnung auf, die im Ruhezustand verschlossen und bedarfsweise durch einen Öffnungsmechanismus geöffnet werden kann, wodurch der Airbag gefüllt wird.Known airbag systems, such as those used in motor vehicle construction and how they can also be used in rail or aircraft construction, essentially consist of an airbag which is folded up in the idle state and can be filled with a gas if necessary, a gas generator which provides the filling gas, and from a triggering device which initiates the filling process at an accident-related limit level which is above a defined limit value. A so-called cold gas generator has a reservoir filled with a gas under pressure and a gas outlet opening which can be closed in the idle state and opened if necessary by an opening mechanism, thereby filling the airbag.
Steigende Anforderungen bezüglich der Sicherheitstechnik ziehen die Entwicklung zunehmend komplexerer Airbag-Systeme nach sich. Beispielsweise kann zum Schutz gegen einen kombinierten Frontal- und Seitenaufprall die Anordnung je eines vorderen bzw.. seitlichen Airbags zweckmäßig sein. Der genannte Seitenairbag kann dabei als ein System von beispielsweise drei einzelnen Airbags ausgebildet sein, wobei jeder Einzelairbag in seiner Beschaffenheit auf die zu schützenden Körperpartien abgestimmt ist. Die dafür erforderliche Vielzahl von Gasgeneratoren ist kostspielig und steht damit einem verbreiteten Einsatz moderner Sicher- heitstechnik entgegen. Ein im Bedarfsfalle zeitlich exakt koordiniertes Befüllen der Einzelairbags ist schwierig.Increasing requirements with regard to safety technology result in the development of increasingly complex airbag systems. For example, in order to protect against a combined frontal and side impact, the arrangement of a front or side airbag can be appropriate. The side airbag mentioned can be designed as a system of, for example, three individual airbags, the nature of each individual airbag being matched to the parts of the body to be protected. The large number of gas generators required for this is expensive and is therefore a widespread use of modern safety counter technology. It is difficult to fill the individual airbags in a precisely coordinated manner if necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kaltgasgenerator derart weiterzubilden, daß ein Einsatz von Airbag-Systemen mit verbesserter Koordination bei verringertem Kostenaufwand ermöglicht ist.The invention has for its object to develop a generic cold gas generator such that the use of airbag systems with improved coordination is possible at a reduced cost.
Diese Aufgabe wird durch einen Kaltgasgenerator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a cold gas generator with the features of claim 1.
Durch Aufteilung des Innenraums des Speichers in mindestens zwei Teilräume und Zuordnung je einer Gasauslassoffnung zu den Teilräumen sind mehrere Airbags aus einem Speicher be- füllbar. Durch Anordnung eines Öffnungsmechanismus, der gemeinsam die Gasauslassöffnungen betätigt und damit die separaten Airbags befüllt, ist sichergestellt, daß bei einem definierten Auslösesignal alle angeschlossenen Airbags zeitlich aufeinander abgestimmt befüllt werden und dadurch eine abgestimmtes Schutzsystem bieten. Des weiteren ist dadurch erreicht, daß für ein System aus mehreren Airbags nur ein Speicher und nur ein Öffnungsmechanismus erforderlich ist, was die Investitionskosten senkt. Gegebenenfalls kann ein entsprechender Speicher mit mehreren Innenräumen serienmäßig in ein Fahrzeug eingebaut werden, wobei nur eine Mindestanzahl von Einzelairbags angeschlossen ist .. Bedarfsweise sind mit geringem Zusatzaufwand weitere Airbags nach Kundenwunsch anschließbar, ohne daß der Kaltgasgenerator selbst modifiziert, ausgetauscht oder durch weitere Kaltgasgeneratoren ergänzt werden müßte.By dividing the interior of the store into at least two subspaces and assigning a gas outlet opening to the subspaces, several airbags can be filled from one store. By arranging an opening mechanism which actuates the gas outlet openings together and thus fills the separate airbags, it is ensured that, with a defined trigger signal, all connected airbags are filled in a timed manner and thus offer a coordinated protection system. It is also achieved that only one memory and only one opening mechanism is required for a system of several airbags, which lowers the investment costs. If necessary, a corresponding store with several interiors can be installed as standard in a vehicle, with only a minimum number of individual airbags being connected. If required, additional airbags can be connected according to customer requirements with little additional effort, without the cold gas generator itself being modified, replaced or supplemented by further cold gas generators would.
In einer bevorzugten Ausbildung weist der Speicher des Kaltgasgenerators ein zylindrisches, sich entlang einer Längsachse erstreckendes Mittelteil auf, in dem ein längs- verschieblicher Kolben gehalten ist. Der Kolben bildet dabei eine Trennwand zur Aufteilung des Innenraumes in zwei Teilräume und hält in seiner Ruheposition eine Gasauslassoffnung von einem der beiden Teilräume verschlossen. Durch diese Anordnung bedingt braucht nur ein einfach gestalteter Öffnungsmechanismus vorgesehen sein, der nur auf eine Gasauslassoffnung wirkt. Beim öffnen dieser Gasauslassoffnung sinkt der Gasdruck in einem der Teilräume ab, in dessen , Folge der Kolben in Richtung der Längsachse des Speichers verschoben wird und dadurch die weitere Gasauslassoffnung freigibt. Insbesondere bei einer Anordnung mit mehreren Kolben, die jeweils einen Teilraum abtrennen und in ihrer Ruheposition jeweils eine zugeordnete Gasauslassoffnung verschlossen halten, sind mehrere Airbags eines Airbag- Systems auf einfache Weise koordiniert befüllbar, da nur ein einziger Öffnungsmechanismus betätigt werden muß. Dabei hat sich eine Verbindung der Kolben untereinander mittels einer Kolbenstange als zweckmäßig herausgestellt, wodurch die Präzision der zeitlichen Abstimmung der einzelnen Öffnungsvorgänge aufeinander verbessert ist. Die Kolbenstangen sind dabei bevorzugt rohrförmig ausgebildet, da dadurch eine hohe Knickfestigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht erzielbar ist. Die hohe Knickfestigkeit ist wegen der auftretenden hohen Gasdrücke erforderlich; gleichzeitig ist eine geringe Gesamtmasse der beweglichen Teile wünschenswert, da hohe Auslösegeschwindigkeiten im Bereich von wenigen Millisekunden erforderlich sind.In a preferred embodiment, the store of the cold gas generator has a cylindrical shape, which runs along one Middle part extending in the longitudinal axis, in which a longitudinally displaceable piston is held. The piston forms a partition for dividing the interior into two sub-rooms and, in its rest position, keeps a gas outlet opening closed by one of the two sub-rooms. Due to this arrangement, only a simple opening mechanism needs to be provided, which only acts on one gas outlet opening. When this gas outlet opening is opened, the gas pressure in one of the subspaces drops, as a result of which the piston is displaced in the direction of the longitudinal axis of the accumulator and thereby releases the further gas outlet opening. Particularly in an arrangement with a plurality of pistons, each of which separates a partial space and in each case holds an associated gas outlet opening closed in its rest position, several airbags of an airbag system can be filled in a coordinated manner in a simple manner, since only a single opening mechanism has to be actuated. A connection of the pistons to one another by means of a piston rod has proven to be expedient, as a result of which the precision of the timing of the individual opening processes with one another is improved. The piston rods are preferably tubular, since a high kink resistance can be achieved with a low weight. The high kink resistance is necessary because of the high gas pressures that occur; at the same time, a low total mass of the moving parts is desirable since high release speeds in the range of a few milliseconds are required.
Ein einfacher und wirkungsvoller Öffnungsmechanismus ist durch Anordnung einer eine stirnseitige Gasauslassoffnung verschließenden Dichtscheibe mit einer Sollbruchstelle gegeben, wobei die Dichtscheibe durch ein Stützelement abgestützt ist. Beispielsweise ein pyrotechnischer Aktuator kann im Bedarfsfalle das Stützelement derart seitlich oder drehend versetzen, daß die Dichtscheibe nicht mehr abgestützt ist. Die Sollbruchstelle ist derart dimensioniert, daß sie im nicht abgestützten Zustand der Dichtscheibe durch den anliegenden Gasdruck zerstört wird und die Dichtscheibe die Gasauslassoffnung freigibt. Diese Anordnung braucht zur Betätigung nur eine sehr geringe, im Öffnungsmechanismus gespeicherte Energie, die lediglich die Verschiebung des Stützelementes bewirken muß. Die eigentliche Öffnung der verschiedenen Gasauslassöffnungen erfolgt durch die Energie des im Speicher komprimiert bevorrateten Gases. Dabei bewirken die hohen Gasdrücke eine vorteilhaft hohe Beschleunigung des Kolbensystems und damit einhergehend eine schnelle Öffnung der verschiedenen Gasauslassöffnungen. Dazu weist die Umfangswand des Speichers zweckmäßig im Bereich ihres stirnseitigen Endes einen sich verjüngenden Querschnitt auf, der auf den sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Kolben bremsend wirkt und damit mechanische Impulsspitzen während des Auslösevorganges vermeidet.A simple and effective opening mechanism is provided by arranging a sealing disk which closes a gas outlet opening on the end face and has a predetermined breaking point, the sealing disk being supported by a support element. For example, a pyrotechnic actuator can, if necessary, move the support element laterally or in such a way that the sealing washer is no longer supported. The predetermined breaking point is dimensioned such that it is destroyed by the applied gas pressure in the unsupported state of the sealing disk and the sealing disk opens the gas outlet opening. This arrangement requires only very little energy, which is stored in the opening mechanism, to actuate and which only has to cause the displacement of the support element. The actual opening of the various gas outlet openings takes place through the energy of the compressed gas stored in the storage. The high gas pressures bring about an advantageously high acceleration of the piston system and, as a result, a rapid opening of the various gas outlet openings. For this purpose, the peripheral wall of the accumulator expediently has a tapering cross section in the region of its front end, which has a braking effect on the piston moving at high speed and thus avoids mechanical pulse peaks during the triggering process.
In einer bevorzugten Ausbildung weisen der oder die Kolben je einen Verbindungskanal zur druckübertragenden Verbindung zweier jeweils an einen Kolben angrenzenden Teilräume auf, wodurch sichergestellt ist, daß im Ruhezustand in allen Teilräumen des Kaltgasgenerators ein- gleicher Druck vorherrscht und damit einhergehend das Kolbensystem im Kräftegleichgewicht ist. In den Verbindungskanälen sind je eine Strömungsdrossel angeordnet, wodurch einerseits beim vergleichsweise langsamen Befüllen des Speichers während des Fertigungsprozesses ein Druckausgleich in den einzelnen Teilräumen unter Vermeidung übermäßiger Differenzdrücke stattfinden kann. Im Gegensatz dazu erfolgt die Entleerung des in den einzelnen Teilräumen gespeicherten Gases in die ! 01 Ω. σ 02 Φ σ Ω. O. N N Hi 0) N rt > M N "d Di «a « ?? D. 02 Di 0J 1 a Di 3 3 ι_ι.In a preferred embodiment, the piston or pistons each have a connecting channel for the pressure-transmitting connection of two subspaces adjacent to a piston, which ensures that in the idle state the same pressure prevails in all subspaces of the cold gas generator and the piston system is therefore in equilibrium of forces. A flow restrictor is arranged in each of the connecting channels, which means that, on the one hand, when the accumulator is filled comparatively slowly during the manufacturing process, pressure equalization can take place in the individual subspaces while avoiding excessive differential pressures. In contrast, the gas stored in the individual subspaces is emptied into the ! 01 Ω. σ 02 Φ σ Ω. O. NN Hi 0 ) N rt> MN "d Di« a «?? D. 02 Di 0J 1 a Di 3 3 ι_ι.
O: d Φ P- P- P- P- Φ d d 0) d « Φ d ι-i d d: H- φ o 0 H- o d Ω P- P- Φ Φ d Φ ι-{ 02 ι-i Ω 3 3 Ω Ω ι-i φ ι-i 3 Ω Φ 02 N 3* φ 3 02 Φ £ l-i 3* vΩ iQ i-i 3 ^O: d Φ P- P- P- P- Φ dd 0 ) d «Φ d ι-idd: H- φ o 0 H- or Ω P- P- Φ Φ d Φ ι- {02 ι-i Ω 3 3 Ω Ω ι-i φ ι-i 3 Ω Φ 02 N 3 * φ 3 02 Φ £ li 3 * vΩ iQ ii 3 ^
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stelle miteinander verbunden, so daß im Ruhezustand einerseits eine zuverlässige Abdichtung des Speicherinnenraumes und damit einhergehend ein Erhalt des gewünschten Druckniveaus über einen hinreichend langen Zeitraum sichergestellt ist. Andererseits sind die Gasauslassöffnungen zuverlässig und mit geringer Betätigungskraft bedarfsweise zu öffnen, indem der jeweilige Kolben wie oben beschrieben eine Längsbewegung ausführt und dabei den Verschlußkörper an der Sollbruchstelle vom Grundkörper abtrennt. Dazu ist zweckmäßig der Grundkörper als eine Kreisscheibe ausgebildet, an der einteilig ein Zapfen angeformt ist. Der Zapfen greift in eine entsprechende Bohrung im Kolben ein, während die Kreisscheibe an der Umfangswand insbesondere mittels einer Dichtschweißnaht befestigt ist. Achsgleich zur Kreisscheibe und zum Zapfen ist eine Ausströmbohrung vorgesehen, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Zapfens, und deren Tiefe mindestens etwa der Dicke der Kreisscheibe entspricht. Dadurch entsteht im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der Kreisscheibe und dem Zapfen ein kurzes dünnwandiges Rohrstück, welches die oben genannte Sollbruchstelle bildet. Beim Abscheren des Zapfens verbleibt eine präzise durch die Ausströmbohrung definierte Gasauslassoffnung; die gewünschte Abεcherkraft an der Sollbruchstelle ist durch die Abstimmung des Zapfendurchmessers und des Ausströmbohrungs- durchmessers in einfacher Weise und präzise abstimmbar. Dabei weist der Kolben auf seiner der Ausströmposition abgewandten Seite vorteilhaft eine definierte Überdeckungslänge gegenüber der Ausströmbohrung auf . Die Überdeckungslänge kann bei den einzelnen Kolben unterschiedlich dimensioniert sein, wodurch gegebenenfalls ein zeitlicher Versatz des Beginns des Aufblasvorganges der einzelnen Airbags zueinander steuerbar ist. Als Füllgas hat sich Helium als vorteilhaft herausgestellt, da dieses Gas eine geringe Abhängigkeit von Druck und Temperatur aufweist. Dadurch kann der Befülldruck des Speichers so gewählt werden, daß einerseits bei tiefen Umgebungstemperaturen eine sichere Befüllung der Airbags ermöglicht ist und andererseits beispielsweise bei intensiver Sonneneinstrahlung der Gasdruck nicht übermäßig ansteigt, womit eine Überbeanspruchung des Airbags bei hohen Temperaturen vermieden ist. Des weiteren weist Helium hervorragende Fließeigenschaften auf, die die Anbindung von Airbags über Leitungen entsprechender Länge an den Speicher ermöglicht. Dadurch ist die Positionierung des Speichers beispielsweise an einer geeigneten Stelle im Kraftfahrzeug möglich, die nicht mit dem Ort der Anbringung der Airbags zusammenfällt. Auch ist es möglich, mehrere, an verschiedenen Orten angebrachte Airbags bedarfsweise von einem zentralen Speicher über entsprechende Druckleitungen zu speisen. Des weiteren weist ein mit Helium gefüllter Airbag hervorragende Dämpfungseigenschaften auf , wodurch die Stoßbelastung auf eine zu schützende Person und insbesondere der HIC-Faktor (Head Injury Criterion, Kopfverletzungsfaktor) reduzierbar ist.place connected to each other, so that, on the one hand, a reliable seal of the interior of the reservoir and, consequently, maintenance of the desired pressure level is ensured over a sufficiently long period of time in the idle state. On the other hand, the gas outlet openings can be opened reliably and with little actuation force if necessary, in that the respective piston executes a longitudinal movement as described above and thereby separates the closure body from the base body at the predetermined breaking point. For this purpose, the base body is expediently designed as a circular disk on which a pin is integrally formed. The pin engages in a corresponding bore in the piston, while the circular disk is attached to the peripheral wall, in particular by means of a sealing weld seam. An outflow bore is provided in the same axis as the circular disk and the pin, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the pin, and the depth of which corresponds at least approximately to the thickness of the circular disk. This creates a short, thin-walled piece of pipe in the area of the connection point between the circular disc and the pin, which forms the predetermined breaking point mentioned above. When the pin is sheared, a gas outlet opening precisely defined by the outflow bore remains; the desired shear force at the predetermined breaking point can be adjusted simply and precisely by coordinating the pin diameter and the outflow bore diameter. The piston on its side facing away from the outflow position advantageously has a defined overlap length with respect to the outflow bore. The overlap length can be dimensioned differently for the individual pistons, whereby a time offset of the start of the inflation process of the individual airbags can be controlled relative to one another. Helium has proven to be advantageous as the filling gas, since this gas has a low dependence on pressure and temperature. As a result, the filling pressure of the accumulator can be selected such that, on the one hand, the airbags can be filled safely at low ambient temperatures and, on the other hand, the gas pressure does not rise excessively, for example, in intense sunlight, which avoids overstressing the airbags at high temperatures. In addition, helium has excellent flow properties, which enables airbags to be connected to the accumulator via lines of appropriate length. This makes it possible, for example, to position the memory at a suitable point in the motor vehicle which does not coincide with the location of the airbags. It is also possible, if necessary, to feed a plurality of airbags attached to different locations from a central store via corresponding pressure lines. Furthermore, an airbag filled with helium has excellent damping properties, as a result of which the impact load on a person to be protected and in particular the HIC factor (head injection criterion) can be reduced.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 in einer Übersichtsdarstellung einen Kaltgasgenerator mit schematisch dargestellten Airbags;1 shows an overview of a cold gas generator with schematically illustrated airbags;
Fig. 2 eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung des Kaltgasgenerators nach Fig. 1 in Ruheposition;FIG. 2 shows a partial cross-sectional illustration of the cold gas generator according to FIG. 1 in the rest position;
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Anordnung in Ausströmposition; Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung des Kaltgasgenerators im Bereich eines Kolbens;3 shows the arrangement shown in FIG. 2 in the outflow position; 4 shows a cross-sectional illustration of the cold gas generator in the region of a piston;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den in Fig. 4 gezeigten Bereich entlang der Linie V-V.Fig. 5 shows a longitudinal section through the area shown in Fig. 4 along the line V-V.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung ein Airbag-System mit drei separaten Airbags 7, die über angedeutete Druckleitungen 35 an einen Kaltgasgenerator 46 angeschlossen sind. Der Kaltgasgenerator 46 umfaßt einen Speicher 1, dessen Innenraum 2 mit einem Gas 3 gefüllt ist, wobei das Gas 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel Helium ist. Der Innenraum 2 ist durch drei Kolben 13 im Bereich eines stirnseitigen Endes 21 in einen Teilraum 8 sowie drei übrige Teilräume 9 aufgeteilt. Der stirnseitige Teilraum 8 weist eine verschlossene Gasauslassoffnung 4 auf; den übrigen Teilräumen 9 ist je eine umfangsseitig des Speichers 1 angeordnete Gasauslassoffnung 5 zugeordnet. Im Bereich des stirnseitigen Endes 21 ist ein Öffnungsmechanismus 6 vorgesehen, der in einem Auslösergehäuse 39 gehalten ist. Der Speicher 1 weist in seinem Mittelteil 11 eine zylindrische, sich entlang einer Längsachse 10 erstreckende Umfangs- wand 12 auf, die am stirnseitigen Ende 21 durch das Auslösergehäuse 39 und an dem gegenüberliegenden Ende 36 durch einen Deckel 37 verschlossen ist. I "Deckel 37 ist ein Be- füllventil 38 vorgesehen. Die Kolben 13 sind über rohrför- mige Kolbenstangen 16 miteinander verbunden und gemeinsam von ihrer gezeigten Ruheposition 14 in eine angedeutete Ausströmposition 15 in Richtung der Längsachse 10 ver- schieblich.1 shows a schematic overview of an airbag system with three separate airbags 7, which are connected to a cold gas generator 46 via indicated pressure lines 35. The cold gas generator 46 comprises a store 1, the interior 2 of which is filled with a gas 3, the gas 3 being helium in the exemplary embodiment shown. The interior 2 is divided by three pistons 13 in the region of an end 21 into a partial space 8 and three remaining partial spaces 9. The end-side subspace 8 has a closed gas outlet opening 4; The other subspaces 9 are each assigned a gas outlet opening 5 arranged on the circumferential side of the store 1. In the area of the front end 21, an opening mechanism 6 is provided, which is held in a trigger housing 39. The memory 1 has in its central part 11 a cylindrical circumferential wall 12 extending along a longitudinal axis 10, which is closed at the front end 21 by the trigger housing 39 and at the opposite end 36 by a cover 37. A filling valve 38 is provided in the cover 37. The pistons 13 are connected to one another via tubular piston rods 16 and can be moved together from their shown rest position 14 into an indicated outflow position 15 in the direction of the longitudinal axis 10.
Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung den Speicher 1 im Bereich des Öffnungsmechanismus 6 nach Pi 0J 02 Ώ W O: Ω. < π. σ Q 02 J tr O: i 3 Ω. Ώ 02 o rt P" H* d 01 DJ > 02 ^ o d Ω 0) Di P- o DJ P- Ω rt P- ι-i o lO P- Φ 02 Φ 02 Ω H Φ P- o 3 Φ d d Ω P-2 shows an enlarged cross-sectional view of the memory 1 in the region of the opening mechanism 6 Pi 0J 02 Ώ WHERE: Ω. <π. σ Q 02 J tr O: i 3 Ω. Ώ 02 o rt P "H * d 01 DJ> 02 ^ od Ω 0 ) Di P- o DJ P- Ω rt P- ι-io lO P- Φ 02 Φ 02 Ω H Φ P- o 3 Φ dd Ω P -
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02 02 02 P> d iQ 02 Ω W rt ua Φ 02 P- P" Ω φ . 02 i Φ φ Φ 02 Φ Φ • rt O: Φ 0i Ω Φ OJ 02 OJ er o ö N Φ Φ P* 02 ι-i DJ tr Λ" 3 Ω Φ 01 3 3 O: ι-102 02 02 P> d iQ 02 Ω W rt ua 02 P- P "Ω φ. 02 i Φ φ Φ 02 Φ Φ • rt O: Φ 0i Ω Φ OJ 02 OJ er o ö N Φ Φ P * 02 ι -i DJ tr Λ "3 Ω Φ 01 3 3 O: ι-1
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3 3 rt 3 02 02 Φ > Φ rt H rt Φ 0J d: D. tr > P- rt 02 P* 3 d i σ iQ • 3 Φ P- 02 φ l-i P1 Φ» P- D. \£> Ωi n P- P- 3 P- Φ Φ ?r rt * tr ι-1 ua 02 P- d 3 O: P- 00 ) 02 P- P- P- 2. ua 3 ua P" 3 Ω. rt Φ O DJ Φ Φ σ> .J σ 3 > C+ Q rt Φ < φ φ 02 Φ Φ Φ Φ rt OJ d > P1 d Φ* 3 d lΩ 3 > P- OJ iQ Φ Ω rt P- 3 3 » Pf i-i 0J Ωi d N 3 LO 3 d3 3 rt 3 02 02 Φ> Φ rt H rt Φ 0J d: D. tr> P- rt 02 P * 3 di σ iQ • 3 Φ P- 02 φ li P 1 Φ »P- D. \ £> Ωi n P- P- 3 P- Φ Φ? r rt * tr ι-1 ia 02 P- d 3 O: P- 00) 02 P- P- P- 2. ia 3 ia P ia 3 Ω. rt Φ O DJ Φ Φ σ> .J σ 3> C + Q rt Φ <φ φ 02 Φ Φ Φ Φ rt OJ d> P 1 d Φ * 3 d lΩ 3> P- OJ iQ Φ Ω rt P- 3 3 »Pf ii 0J Ωi d N 3 LO 3 d
3 P- H O d 3 ua 02 d Φ Ωi > i-i i W • rt > Di rt Φ Φ < P- 33 P- H O d 3 and others 02 d Φ Ωi> i-i i W • rt> Di rt Φ Φ <P- 3
P- 02 Ω *» ι-1 02 d Φ OJ ι-i (Q d 3 02 d Φ Φ M 3 P 02 3 02 O 02 3 co Φ et uaP- 02 Ω * »ι-1 02 d Φ OJ ι-i ( Q d 3 02 d Φ Φ M 3 P 02 3 02 O 02 3 co Φ et et al
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02 P- Ωi er er 02 er 3 d P »P-
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3 02 Φ 0i 3 0) ω P- 02 3 02 O: l-i d pi Pi 02 P- P- Ω. O Φ Ω rt Ω 3 P- O: 1 rt 3 ua 02 Ω P" Hi d 01 o 02 Ωi rt l-l Φ Φ * — - O 02 rt 3 DJ P" P- er d 3" * 3 Hi 02 . Pi i3 02 Φ 0i 3 0) ω P- 02 3 02 O: li d pi Pi 02 P- P- Ω. O Φ Ω rt Ω 3 P- O: 1 rt 3 ia 02 Ω P "Hi d 01 o 02 Ωi rt ll Φ Φ * - - O 02 rt 3 DJ P" P- er d 3 "* 3 Hi 02. P i i
Φ Ω er 02 DJ 02 02 φ Φ P- 3 P- 1-1 P» rt rt P- D tr Ω l-i 3≤ D. Hl Φ φ» φΦ Ω er 02 DJ 02 02 φ Φ P- 3 P- 1-1 P »rt rt P- D tr Ω l-i 3≤ D. Hl Φ φ» φ
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Claims

AnsprücheExpectations
Kaltgasgenerator für ein Airbag-System, mit einem Speicher (1), dessen Innenraum (2) mit einem Gas (3) unter Druck befüllt ist, mit einer im Ruhezustand verschlossenen Gasauslassoffnung (4, 5) und mit einem Öffnungsmechanismus (6) zur bedarfsweisen Öffnung der Gasauslassoffnung (4, 5) und Befüllen eines Airbags (7) mit dem Gas (3) , dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (2) in mindestens zwei Teilräume (8, 9) aufgeteilt ist, wobei den Teilräumen (8, 9) je eine Gasauslassoffnung (4/ 5) zur Befüllung mehrerer separater Airbags (7) zugeordnet ist und wobei die Gasauslassöffnungen (4, 5) gemeinsam durch den Öffnungsmechanismus (6) betätigbar sind.Cold gas generator for an airbag system, with a storage (1), the interior (2) of which is filled with a gas (3) under pressure, with a gas outlet opening (4, 5) that is closed in the idle state and with an opening mechanism (6) as needed Opening the gas outlet opening (4, 5) and filling an airbag (7) with the gas (3), characterized in that the interior (2) is divided into at least two sub-spaces (8, 9), the sub-spaces (8, 9 ) a gas outlet opening ( 4/5 ) is assigned for filling several separate airbags (7) and the gas outlet openings (4, 5) can be actuated together by the opening mechanism (6).
Kaltgasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (1) ein etwa zylindrisches, sich entlang einer Längsachse (10) erstreckendes Mittelteil (11) mit einer zylindrischen Umfangswand (12) umfaßt, wobei im Innenraum Cold gas generator according to claim 1, characterized in that the storage (1) comprises an approximately cylindrical central part (11) extending along a longitudinal axis (10) with a cylindrical peripheral wall (12), in the interior
(2) im Bereich des Mittelteils (11) ein Kolben (13) vorgesehen ist, der durch Betätigung des Öffnungsmechanismus (6) von einer Ruheposition (14) in Richtung der Längsachse (10) in eine Ausströmposition (15) ver- schieblich ist, und wobei in der Ruheposition (14) des Kolbens (13) eine Gasauslassoffnung (5) verschlossen und in seiner Ausströmposition (15) geöffnet ist. (2) a piston (13) is provided in the area of the middle part (11), which can be moved from a rest position (14) in the direction of the longitudinal axis (10) to an outflow position (15) by actuating the opening mechanism (6), and wherein in the rest position (14) of the piston (13) a gas outlet opening (5) is closed and opened in its outflow position (15).
3. Kaltgasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kolben (13) zur Abtrennung je eines Teilraumes (9) vorgesehen sind, in deren Bereich je eine Gasauslassoffnung (5) zum Befüllen je eines Airbags (7) angeordnet ist.3. Cold gas generator according to claim 2, characterized in that a plurality of pistons (13) are provided for separating a partial space (9), in the area of which a gas outlet opening (5) for filling an airbag (7) is arranged.
4. Kaltgasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) durch eine Kolbenstange (16) miteinander verbunden sind.4. Cold gas generator according to claim 3, characterized in that the pistons (13) are connected to one another by a piston rod (16).
5. Kaltgasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) rohrförmig ausgebildet ist.5. Cold gas generator according to claim 4, characterized in that the piston rod (16) is tubular.
6. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) in ihrer Ruheposition (14) durch den anliegenden Gasdruck im Gleichgewicht gehalten sind, und daß der Öffnungsmechanismus (6) auf die Gasauslassoffnung (4) des im Bereich eines stirnseitigen Endes (21) des Speichers (1) angeordneten Teilraumes (8) wirkt.6. Cold gas generator according to one of claims 2 to 5, characterized in that the pistons (13) are kept in equilibrium in their rest position (14) by the applied gas pressure, and that the opening mechanism (6) acts on the gas outlet opening (4) of the im Area of a front end (21) of the memory (1) arranged subspace (8) acts.
7. Kaltgasgenerator nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsmechanismus (6) eine mit einer Sollbruchstelle (17) versehene, die Gasauslassoffnung (4) verschließende Dichtscheibe (18), ein die Dichtscheibe (18) abstützendes Stützelement (19) und einen auf das Stützelement (19) wirkenden pyrotechnischen Aktuator (20) umfaßt.7. Cold gas generator according to claim 6, characterized in that the opening mechanism (6) has a sealing disk (18) provided with a predetermined breaking point (17) and closing the gas outlet opening (4), a support element (19) supporting the sealing disk (18) and a the support element (19) comprises a pyrotechnic actuator (20).
8. Kaltgasgenerator nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (12) im Bereich ihres stirnseitigen Endes (21) einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist. 8. Cold gas generator according to claim 6 or claim 7, characterized in that the peripheral wall (12) has a tapering cross section in the region of its front end (21).
9. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kolben (13) je ein Verbindungskanal (22) zur druckübertragenden Verbindung zweier jeweils an einem Kolben (13) angrenzender Teilräume (8, 9) vorgesehen ist, wobei in den Verbindungskanälen (22) je eine Strömungsdrossel (23) angeordnet ist.9. Cold gas generator according to one of claims 6 to 8, characterized in that a connecting channel (22) is provided in the piston (13) for the pressure-transmitting connection of two partial spaces (8, 9) adjacent to a piston (13), whereby in A flow throttle (23) is arranged in each of the connecting channels (22).
10. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) ein Sackloch (24) zur Aufnahme der Kolbenstange (16) aufweisen und daß im Boden (25) des Sackloches (24) etwa achsgleich dazu der Verbindungskanal (22) angeordnet ist.10. Cold gas generator according to one of claims 4 to 9, characterized in that the pistons (13) have a blind hole (24) for receiving the piston rod (16) and that in the bottom (25) of the blind hole (24) there is the connecting channel approximately on the same axis (22) is arranged.
11. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) insbesondere mittels eines O-Ringes (26) gegen die Umfangs- wand (12) abgedichtet sind.11. Cold gas generator according to one of claims 2 to 10, characterized in that the pistons (13) are sealed against the peripheral wall (12) in particular by means of an O-ring (26).
12. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslassoffnung (5) in der Umfangswand (12) angeordnet und durch den zugehörigen Kolben (13) in seiner Ruheposition (14) überdeckt ist.12. Cold gas generator according to one of claims 2 to 11, characterized in that the gas outlet opening (5) is arranged in the peripheral wall (12) and is covered by the associated piston (13) in its rest position (14).
13. Kaltgasgenerator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslassoffnung (5) in der Ruheposition (14) des Kolbens (13) durch eine Dichthülse (27) verschlossen ist, wobei die Dichthülse (27) aus einem an der Umfangswand (12) befestigten Grundkörper (28) und aus einem an dem Grundkörper (28) mittels einer Sollbruchstelle (29) angebundenen, kolbenfesten Verschlußkörper (30) besteht .13. Cold gas generator according to claim 12, characterized in that the gas outlet opening (5) is closed in the rest position (14) of the piston (13) by a sealing sleeve (27), the sealing sleeve (27) being made of one on the peripheral wall (12). attached base body (28) and from a base body (28) by means of a predetermined breaking point (29) There is a connected, piston-proof closure body (30).
14. Kaltgasgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (28) etwa die Form einer Kreisscheibe (31) mit einer Dicke ( ä± ) aufweist, daß der Verschlußkörper (30) ein einteilig und achsgleich an die Kreisscheibe (31) angeformter zylindrischer Zapfen mit einem Durchmesser (Dl) ist, der in eine entsprechende Bohrung (33) im Kolben (13) eingreift, und daß in der Kreisscheibe (31) eine im wesentlichen achsgleiche Ausströmbohrung (34) vorgesehen ist, deren Durchmesser (D2) geringfügig kleiner als der Durchmesser (Di) des Zapfens (32) ist und deren Tiefe (d2) mindestens etwa der Dicke (dl) der Kreisscheibe (31) entspricht.14. Cold gas generator according to claim 13, characterized in that the base body (28) has approximately the shape of a circular disk (31) with a thickness (ä±), that the closure body (30) is formed in one piece and with the same axis on the circular disk (31). is a cylindrical pin with a diameter (Dl) which engages in a corresponding bore (33) in the piston (13), and that an outflow bore (34) with essentially the same axis is provided in the circular disk (31), the diameter (D2) of which is slightly is smaller than the diameter (Di) of the pin (32) and its depth (d2) corresponds at least approximately to the thickness (dl) of the circular disk (31).
15. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolben (13) auf seiner der Ausströmposition (15) abgewandten Seite (45) mit einer Überdeckungslänge (L) gegenüber der Ausströmbohrung erstreckt.15. Cold gas generator according to one of claims 12 to 14, characterized in that the piston (13) extends on its side (45) facing away from the outflow position (15) with an overlap length (L) relative to the outflow bore.
16. Kaltgasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Innenraum (2) eingefüllte Gas (3) hauptsächlich Helium ist. 16. Cold gas generator according to one of claims 1 to 15, characterized in that the gas (3) filled into the interior (2) is mainly helium.
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